张菁珏

（晋能控股煤业集团长平公司，山西 晋城 048006）

0 引言

经过改革开放近十几年的发展，我国煤巷掘进技术水平有了飞跃发展，但是采掘协调一直是企业在煤炭生产过程中关注的重要问题[1]。从长期的煤矿发展来看，制约煤矿生产的重要因素是采掘失调、巷道掘进速度偏低，大多数专家认为，国内煤矿采掘关系紧张的主要矛盾点体现在掘进速度低于回采速度[2]。文献[3-8]针对矿用机械E B Z260M-4型掘锚一体机、13臂掘锚机、E B Z160型掘进机掘锚护一体化、E B Z160M-2掘锚一体机、E B Z160M-2掘锚一体机、中小断面MB380掘锚一体机等在采掘中存在的问题进行优化和改造，以期适应各矿实际地质条件，同时对其展开应用研究，并得到了巨大的经济效益。

目前，长平矿井下掘进工作面现采用“掘进机+锚杆台车”作业方式：机组进退、钻车工序占用了生产时间，降低了掘进效率，影响了掘进速度。因此，长平公司机电部根据煤炭生产需求，遵循“安全、高效、智能、稳定”的原则，对机组进行升级改造，将掘进与锚护结合一体，减去掘进与支护换位时间，提高掘进效率。

本文在综掘机掘锚一体化改造时，针对长平矿掘进工作面存在的问题，重点对E B Z160S型综掘机结构特点进行分析，采用将锚护装置安装在机组本体两侧，在机组左右平台上增加可滑动的钻臂装置，在机组截割部的上方布置摆动平台及前部支撑，同时对原有的油箱、泵站部、电控箱以及操作台进行优化改进来升级，通过升级改进成E B Z160M-4型掘锚一体机。

1 长平矿掘进工作面综掘现状

E B Z160S型综掘机（见图1）在截割完毕后，需将机组退到位闭锁，然后开动钻车架设临时支护，在此过程中，因不能及时控制空顶，故增加了空顶暴露时间，不利于顶板管控，存在极大安全隐患；每执行一次进退机组需20 min，进而减少了生产时间，降低了掘进效率；而且E B Z160S型综掘机在掘进中频繁的进行机组进退，不仅增加了机电事故的发生率，而且不利于现场文明生产管理；钻车机身宽度为1.5 m，部分小断面巷道钻车不适用，而且使用钻车对现场条件要求苛刻，工作面堆煤不能过多，巷道坡度不能过大。

图1 E B Z160S型综掘机

针对以上现状我司机电部根据实际生产需求，对综掘机机组进行升级改进，将掘进与锚护结合一体，减去掘进与支护换位时间，提高掘进效率。

2 综掘机掘锚一体化改进方案

首先，我公司机电管理部、生产管理部针对现有的E B Z160S型综掘机结构特点进行分析，提出了大胆的创新改进思路：将锚护装置安设在机组本体两侧，保留原机组的行走部、截割部、铲板部、一运输部、连接大架、后支撑、泵站、电控箱；设计并改造了左右两侧履带上方的连接平台，将平台每侧加宽150 mm，见图2。

图2 原机组保留部分

将锚护装置安设在机组本体两侧优点在于：保证了截割部的整体完好性，避免了在截割部改造造成的缺点；避免了原有锚护系统在截割部易损坏的缺点；无原有锚护系统在截割部的缺点：机组本身设备部件变动较少，较好的保证了机组原尺寸大小。

其次，在机组左右平台上增加可滑动的钻臂装置。机组截割时，钻臂位于机组的中间位置，见图3。

图3 平台增钻臂装置

钻臂位于机组两侧优点：锚护系统更加稳定可靠，打钻过程中不易晃动；锚护系统独立之后，故障率低，使用便捷，易收回，不影响机组截割；同时还可以完成工作面迎头瓦斯释放孔施工。

然后，在机组截割部的上方布置摆动平台及前部支撑，详见图4。

图4 摆动平台及前部支撑

最后，对设备的油箱、泵站部、电控箱以及操作台进行了优化改进。具体改进方案有：对原机组的泵站油箱部重新进行优化布置；将新增加的钻臂装置布置在机组的左右平台上，重新优化设计和布置油箱、泵站部及电控箱位置，将操作台放置于机组电控箱侧前方；操纵阀均改造为电磁阀组，并配置无线控制系统，详见图5。

图5 油箱、泵站优化布置

改进后的优点：机组本体部件位置得到了优化，对原机组尺寸影响较小；采用无线控制系统后，使机组操作更灵活，提高了割煤速度和效率，使巷道成型更高，司机安全系数更高；改进后设备功能区分明确，操作简单，性能可靠，故障率低，维修方便。

3 E B Z160M-4型掘锚护一体机特点

改进后的E B Z M160-4型掘锚护一体机，首创将锚杆钻机安设到机组本体上左右两侧，整机锚护系统更加稳定可靠，钻臂结构可靠耐用不会变形；锚护系统故障率得到改善；同时锚护更便捷，机组通过钻臂可实现前后伸缩，垂直水平调整以及全方位360°旋转等功能，实现顶帮锚杆锚索钻孔快速定位、高效支护功能；在不动掘进机整机情况下，既能够完成两排顶部锚杆及帮部锚杆支护作业；钻臂部分采用滑轨、钻臂和液压钻机装置组成，可以更好实现钻臂伸出和伸缩，覆盖范围更广；收回时，最大程度的降低钻臂的空间尺寸，保障机组截割性能。

该掘锚机的改进方式，解决了原有掘锚机不能施工工作面迎头钻孔的缺点；不但可以在工作面迎头在不同位置按照不同角度施工瓦斯释放孔，而且施工更快捷，更高效。同时掘进工序减少，效率明显提高；掘进机采用了无线控制系统，在掘进机司机操作台安设了电磁阀组，使用FY F40（A）遥控器遥控操作，解决了司机固定在操作台的现况，视野更广阔，割煤速度更快，效率更高。设备操作简单、耐用、易维护。

图6 E B Z160M-4掘锚机

改进后的E B Z160M-4型掘锚护一体机适合用于宽4.8～6.0 m、高3.5～4.8 m的顺槽巷道一次成巷施工；而且保证了掘进工作和支护锚护作业互不干涉；掘锚护整机工作安全，临时支护空顶距离符合规范要求；掘锚护多功能一体机单进水平提高了10%～20%，持续稳定在120～150 m。

4 E B Z160M-4型掘锚一体机的应用

E B Z160M-4掘锚机现已在长平矿五盘区胶带机巷展开应用，目前工作稳定可靠，能够满足五盘区胶带机巷快速掘进工作的要求，相较于原来的E B Z160S型综掘机，在掘进应用阶段，已经明显显现出设备的优越性。

遥控操作技术的应用，提高了割煤效率，每排提高30%左右，减去了以往机组副司机的配置，让人员可在此期间从事其他工序，提高了司机的安全系数。省去了以往每排进退机组和钻车时间，每排减少20 min；节省了时间，减少了工人该工序的劳动；同时保障了工作面现场标准化达标，减少了现场标准化工作量。临时支护快速，每排减少空顶时间10 min以上，更好的控制了顶板，保障了安全。钻臂可随意伸出缩回，根据需要全方位360°旋转，快速定位，高效支护，单排支护效率提升了15%左右。该掘锚机钻臂施工瓦斯释放孔效率更高，设置了操作平台，人员操作更便捷。该掘锚机采用了负压敏感液压控制模式，掘进与支护切换合理，各部件功能区分明确，性能可靠，维护方便；和以往需检修机组、钻车2台设备相比检修量有所降低，故障时间减少，机电成本减低。人员劳动强度降低，人员配备减少，人员作业安全系数提高。

结合以上优点，E B Z160M-4掘锚机应用后，每日提高进尺1～2 m，每月提高月进尺20%左右，人员较以往每日减少至少3人；同时带来了更好的安全环境，较少的劳动工作量，每月机电成本可降低15%左右。

5 结论

本文对长平矿掘进工作面存在的问题，重点对E B Z160S型综掘机进行了改进，通过创新性的改造思路和方法升级改进成E B Z160M-4型掘锚一体机，经过长平矿五盘区胶带机巷展开应用，实践表明其优点有：安全系数明显提高；循环施工用时缩短；定位快速准确，支护高效；减少了用人数量；明显降低劳动强度；设备操作简单、可靠、耐用、易检修。

通过近期在长平煤业岩巷掘进的实际应用情况来看，E B Z160M-4型掘锚一体机解决了原有机型的问题，且设备工作稳定可靠，月进尺和日单进有了长足的进步，为长平公司新增经济效果显著。